Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Land Information Systems I
Course of study:
2012/2013
Code:
DGK-1-504-s
Faculty of:
Mining Surveying and Environmental Engineering
Study level:
First-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Geodesy and Cartography
Semester:
5
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
dr hab. inż, prof. AGH Cichociński Piotr (piotr.cichocinski@agh.edu.pl)
Academic teachers:
dr hab. inż, prof. AGH Cichociński Piotr (piotr.cichocinski@agh.edu.pl)
prof. dr hab. inż. Eckes Konrad (keckes@agh.edu.pl)
dr inż. Ruchel Jan (ruchel@agh.edu.pl)
Module summary

Description of learning outcomes for module
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Connections with FLO Method of learning outcomes verification (form of completion)
Social competence
M_K001 Ma świadomość potrzeby dokumentowania rzeczywistości geograficznej dla celów zarządzania tą przestrzenią i jej zagospodarowania GK1A_K02, GK1A_K06, GK1A_K08, GK1A_K03 Participation in a discussion
M_K002 Ma świadomość doniosłej roli informacji o środowisku, w którym żyje człowiek i prawa do informacji w społeczeństwie obywatelskim GK1A_K02, GK1A_K06, GK1A_K08, GK1A_K03 Participation in a discussion
Skills
M_U001 Potrafi wykorzystywać praktycznie podstawowe narzędzia zaawansowanego oprogramowania GIS, w szczególności narzędzia kształtowania obrazu mapy, narzędzia selekcji, buforowania, nakładania i statystyki GK1A_U08, GK1A_U10, GK1A_U07, GK1A_U15, GK1A_U02, GK1A_U18, GK1A_U09 Test,
Execution of laboratory classes
M_U003 Ma umiejętność samokształcenia się w zakresie systemów informacji o terenie GK1A_U04 Examination,
Test,
Execution of a project
M_U004 Potrafi edytować obiekty obrazu mapy oraz zawartość bazy danych GK1A_U18 Test,
Execution of laboratory classes
Knowledge
M_W001 Posiada wiedzę na temat podstawowych typów baz danych stosowanych w systemach informacji o terenie GK1A_W09, GK1A_W16, GK1A_W08, GK1A_W15, GK1A_W11, GK1A_W13 Examination,
Test,
Execution of laboratory classes
M_W003 Zna zasady zapisu rzeźby terenu w postaci numerycznych modeli powierzchni topograficznej GK1A_W09, GK1A_W16, GK1A_W08, GK1A_W15, GK1A_W11, GK1A_W13 Examination
M_W004 Zna zasady zapisu obrazu mapy w modelach rastrowych, jednostopniowych i hierarchicznych GK1A_W09, GK1A_W16, GK1A_W08, GK1A_W15, GK1A_W11, GK1A_W13 Examination
M_W005 Zna akty prawne - dyrektywę INSPIRE, ustawy, rozporządzenia - normujące dziedzinę systemów informacji o terenie GK1A_W06 Examination
M_W006 Zna zasady zapisu obrazu mapy w modelach wektorowych, rozumie i zna konieczność stosowania zapisu topologii w tych modelach GK1A_W09, GK1A_W16, GK1A_W08, GK1A_W15, GK1A_W11, GK1A_W13 Examination,
Test,
Execution of laboratory classes
FLO matrix in relation to forms of classes
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Form of classes
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Others
E-learning
Social competence
M_K001 Ma świadomość potrzeby dokumentowania rzeczywistości geograficznej dla celów zarządzania tą przestrzenią i jej zagospodarowania - - + - - - - - - - -
M_K002 Ma świadomość doniosłej roli informacji o środowisku, w którym żyje człowiek i prawa do informacji w społeczeństwie obywatelskim - - + - - - - - - - -
Skills
M_U001 Potrafi wykorzystywać praktycznie podstawowe narzędzia zaawansowanego oprogramowania GIS, w szczególności narzędzia kształtowania obrazu mapy, narzędzia selekcji, buforowania, nakładania i statystyki - - + - - - - - - - -
M_U003 Ma umiejętność samokształcenia się w zakresie systemów informacji o terenie - - + - - - - - - - -
M_U004 Potrafi edytować obiekty obrazu mapy oraz zawartość bazy danych - - + - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Posiada wiedzę na temat podstawowych typów baz danych stosowanych w systemach informacji o terenie + - + - - - - - - - -
M_W003 Zna zasady zapisu rzeźby terenu w postaci numerycznych modeli powierzchni topograficznej + - - - - - - - - - -
M_W004 Zna zasady zapisu obrazu mapy w modelach rastrowych, jednostopniowych i hierarchicznych + - - - - - - - - - -
M_W005 Zna akty prawne - dyrektywę INSPIRE, ustawy, rozporządzenia - normujące dziedzinę systemów informacji o terenie + - - - - - - - - - -
M_W006 Zna zasady zapisu obrazu mapy w modelach wektorowych, rozumie i zna konieczność stosowania zapisu topologii w tych modelach + - + - - - - - - - -
Module content
Lectures:
  1. Podstawy teoretyczne opisu rzeczywistości geograficznej

    Konieczność opisu przestrzeni realnej. Metodyka wyznaczania położenia obiektów na powierzchni Ziemi: wyznaczanie położenia w oparciu o naturalne punkty odniesienia, zakładanie osnów geodezyjnych na powierzchni Ziemi, globalne systemy nawigacji satelitarnej (GNSS), pomiary szczegółowe. Odwzorowanie powierzchni realnej na mapie: problematyka odwzorowań kartograficznych, rzutowanie obiektów przestrzeni realnej na lokalną płaszczyznę odniesienia. redukcja obiektów 3D do wymiaru 2D, zmniejszenie obrazu do żądanej skali mapy, redukcja kształtów obiektów rzeczywistości geograficznej. Charakterystyczne parametry opisu przestrzeni realnej: typowe środowiska skalowe, dokładność, uwarunkowania prawne i rola mapy jako środka zabezpieczenia własności.

  2. Cechy charakterystyczne systemu informacji o terenie

    Definicja systemu informacji o terenie. Informacja przestrzenna. Dane przestrzenne: atrybuty przestrzenne i opisowe. Typy atrybutów opisowych: wartości nominalne, porządkowe, interwały, współczynniki, etc. Cechy danych przestrzennych. Modele i formaty danych przestrzennych. Funkcje systemu informacji o terenie: wprowadzanie danych, zarządzanie danymi, przetwarzanie danych, udostępnianie danych.

  3. Wprowadzenie do wybranego programu GIS

    Podstawowa funkcjonalność oprogramowania GIS. Przeglądanie, organizowanie, dystrybucja, dokumentowanie danych (przeglądanie i edycja metadanych). Tworzenie, przeglądanie, analizowanie i edycja danych, opracowywanie i publikowanie map. Praca z danymi w różnych układach współrzędnych. Zestaw narzędzi do analiz przestrzennych i przetwarzania danych. Formaty danych wektorowych: warstwy informacyjne, pliki shape, geobazy. Inne formaty danych. Dane tabelaryczne.

  4. Metody wizualizacji danych przestrzennych

    Podstawowe elementy kompozycji mapy. Odwzorowania kartograficzne. Rodzaje danych: ilościowe i jakościowe. Cechy charakterystyczne i zastosowanie następujących metod wizualizacji danych: metody sygnaturowej, metody zasięgów, metody chorochromatycznej, metody kropkowej, kartodiagramów, kartogramów. Standardowe schematy klasyfikacji: metoda naturalnych przerw, metoda kwantyli, metoda stałej rozpiętości, metoda odchylenia standardowego. Etykietowanie, właściwości etykiet.

  5. Technologie opisu przestrzeni geograficznej w przekroju historycznym ostatnich dekad i obecne

    Mapa analogowa, jej funkcje, zalety i wady. Mapa numeryczna, mapa numeryczna sprzężona z informacją, system informacji o terenie (opis przestrzeni, informacja i algorytmy, organizacja klas obiektów w warstwy monotematyczne).

  6. Podstawy formalne systemów informacji o terenie

    Terminologia w zakresie systemów informacji o terenie. System informacji przestrzennej, system informacji geograficznej, system informacji o terenie – podstawowe relacje, podobieństwa i różnice. Akty prawne – dyrektywa INSPIRE, ustawy, rozporządzenia – normujące dziedzinę systemów informacji o terenie.

  7. Struktury danych jako formy pośrednie pomiędzy rzeczywistością geograficzną a fizycznym zapisem w komputerze

    Omówienie struktur wraz z przykładami. Struktury: tablica, lista, rekord (i jego składowe – pola), stos, kolejka. Listy: jednokierunkowa, dwukierunkowa, liniowa, strukturalna. Implementacje listy: tablicowa, wskaźnikowa. Drzewa: budowa drzewa, operacje na drzewach, reprezentacja drzewa. Grafy: proste i skierowane. Wagi krawędzi grafu.

  8. Metody pozyskiwania danych przestrzennych I

    Digitalizacja ekranowa (wektoryzacja) ręczna, automatyczna i półautomatyczna. Porównanie wektoryzacji ręcznej obiektów powierzchniowych (poligonów) i linii. Przygotowanie obrazów rastrowych do wektoryzacji automatycznej. Algorytmy wektoryzacji automatycznej. Wpływ jakości obrazu rastrowego na wynik wektoryzacji automatycznej. Dobór właściwych parametrów wektoryzacji automatycznej. Przykłady działania narzędzi do importu/eksportu danych w wybranych programach. Analiza przyczyn i próba rozwiązania możliwych problemów. Różnice pomiędzy danymi CAD i GIS.

  9. Wektorowy zapis obiektów rzeczywistości geograficznej w systemach informacji o terenie

    Model obiektowy nietopologiczny – zapis struktur geometrycznych, zapis obiektów, zalety i wady. Zapis źródłowy jako nieuporządkowane listy wektorów – model spaghetti jako zapis źródłowy w pomiarach bezpośrednich. Model topologiczny elementarny – zapis struktur, zapis topologii i obiektów. Model topologiczny łańcuchowy – struktura geometryczna, zapis topologii węzłów, łańcuchów i obszarów jednospójnych i wielospójnych (z wyspami), kontrola zapisu topologii obszarów, zapis obiektów punktowych, liniowych i powierzchniowych, integracja informacji z przestrzenią. Model obiektowy topologiczny jako zbór tablic klas obiektów – cechy charakterystyczne, własność budowania związków w wielu warstwach.

  10. Topologiczny model wektorowy

    Obiekty: punktowe, liniowe, powierzchniowe. Pojęcie topologii. Topologiczny model wektorowy. Błędy topologiczne. Reguły topologiczne. Wykorzystanie topologii do weryfikacji poprawności i edycji danych geometrycznych. Sposoby poprawy błędów topologicznych.

  11. Wprowadzenie do rastrowego zapisu przestrzeni geograficznej

    Geneza i analogie zapisu rastrowego. Podstawowe cechy i czynniki: wierność odwzorowania, zapotrzebowanie na pamięć i szybkość przesyłania i budowy obrazu. Problemy rozwijania obrazu: teselacja, kolejność analizy elementów, podział jednostopniowy lub hierarchiczny. Typowe rozwinięcia obrazu (kolejność i hierarchia) – analizy wierszowe, serpentynowe, spiralne, diagonalne Cantora, Hilberta i Peana. Cechy charakterystyczne wymienionych sposobów transformacji przestrzeni 2D do 1D. Analiza Gray’a i jej zastosowanie.

  12. Rastrowy zapis obrazu mapy w systemach informacji przestrzennej

    Zapis przestrzeni w tablicy zbioru globalnego. Struktura i cechy zbioru globalnego, binarna i rozszerzona postać elementów tablicy. Zbiór globalny w wersji rozwarstwionej, cechy takiego zapisu. Podział przestrzeni zgodny z drzewem czwórkowym, zasady identyfikacja pól rastra na kolejnych poziomach podziału. Graficzna interpretacja kolejności analizy pikseli w modelu rastrowym przy założeniu podziału zgodnego z drzewem czwórkowym – linia łamana Peana, charakterystyka takiego sposobu analizy. Zbiory warstw tematycznych jako efektywny zapis w postaci list identyfikatorów agregatów pikseli o różnych wymiarach. Adresowanie zapytań do modeli rastrowych. Zalety i wady modelu rastrowego.

  13. Bazy danych w systemach informacji o terenie

    Hierarchiczna baza danych, jej struktura logiczna. Sieciowa baza danych jako rozwinięcie bazy hierarchicznej. Łączne cechy bazy hierarchicznej i sieciowej – zalety i wady. Kompleks działek zapisany jako hierarchiczna i sieciowa baza danych. Relacyjne bazy danych – pojęcia podstawowe: krotki, atrybuty i ich dziedziny, tablice relacji. Sześć podstawowych operacji na tablicach relacji: sumowanie, mnożenie, odejmowanie, projekcja, selekcja, łączenie. Warunki i ograniczenia wykonywanych operacji, interpretacja graficzna. Rozwiązywanie zadań praktycznych z zastosowaniem sześciu operacji na tablicach relacyjnej bazy danych. Kompleks działek zapisany jako przykładowa relacyjna baza danych.

  14. Numeryczne modele powierzchni terenowej

    Modele oparte na siatce regularnej, tworzenie takich modeli na podstawie punktów rozproszonych. Wykorzystywanie modelu opartego na węzłach siatki regularnej – obliczanie wysokości punktów dowolnych za pomocą wielomianu dwuliniowego. Modele w postaci nieregularnej siatki trójkątów. Tworzenie siatki trójkątów na podstawie punktów rozproszonych (triangulacja) – algorytm triangulacji Delaunay’a z wykorzystaniem wieloboków Thiessena. Korzystanie z modelu opartego na węzłach siatki nieregularnej – wyznaczanie wysokości punktów dowolnych. Modele warstwicowe, zapis i zastosowania praktyczne.

  15. Podstawowe analizy w systemach informacji o terenie

    Selekcja obrazu mapy:
    Selekcja interaktywna na ekranie, selekcja za pomocą narzędzi systemu. Selekcja obrazu mapy według atrybutów, operatory i konektory. Zapis wirtualnych wyników selekcji w postaci trwałych warstw systemu. Selekcja według danych geometrycznych i według danych topologicznych.
    Budowanie stref i korytarzy:
    Buforowanie obiektów punktowych, liniowych i powierzchniowych. Bufory wielopierścieniowe. Wyznaczanie grupy obiektów najbliższych (near).
    Grupa narzędzi nakładania (overlay):
    Narzędzia wykonywania operacji na obrazie – sumowanie obrazów (union), przecinanie obrazów (intersect), usuwanie fragmentów obrazów (erase).
    Statystyki, raporty i wykresy:
    Wykonywanie operacji na zasobach bazy danych – sortowanie, rankingi, sporządzanie zestawień statystycznych bezpośrednich i zestawień z grupowaniem. Sporządzanie raportów i wykresów.

Laboratory classes:
  1. Podstawy obsługi wybranego programu GIS

    Przeglądanie danych, edycja metadanych, definiowanie układu współrzędnych. Tworzenie nowego dokumentu mapy: dodawanie danych do mapy, ustalanie odwzorowania kartograficznego dla mapy, poruszanie się po mapie, identyfikacja obiektów, pomiary na mapie, symbolizacja danych, etykietowanie obiektów, edycja danych tabelarycznych, tworzenie hiperłączy, przygotowanie arkusza mapy.

  2. Wprowadzanie danych do geobazy z kontrolą poprawności

    Tworzenie nowego pliku geobazy. Zdefiniowanie zestawu danych. Import danych CAD. Zdefiniowanie w zestawie danych klas obiektów. Kalibracja obrazu rastrowego. Wektoryzacja. Zbudowanie topologii z wykorzystaniem odpowiednich reguł. Kontrola poprawności i ewentualna korekta geometrii obiektów. Zbudowanie obiektów powierzchniowych z linii granicznych. Wykonanie złączenia przestrzennego. Dodanie pól do tabeli atrybutów. Uzupełnienie danych w tabeli atrybutów.

  3. Przykłady prostych analiz przestrzennych

    a. Poszukiwanie odpowiedniego miasta dla lokalizacji punktu sprzedaży:
    Dostosowanie interfejsu programu. Przygotowanie danych. Wykorzystanie dodatkowych danych tabelarycznych (złączenie tabel). Wykonanie mapy tematycznej z wykorzystaniem dołączonych kolumn. Zapytania: wybór obiektów do wyświetlania, wyszukiwanie obiektów, wybór obiektów znajdujących się w pewnej odległości od wcześniej określonych, wybór obiektów przecinających wcześniej określone. Symbolizacja obiektów – kartodiagram. Prezentacja danych na wykresie. Sporządzenie arkusza mapy.
    b. Analiza możliwości wycinki drzew zgodnie z otrzymaną koncesją oraz w zależności od warunków terenowych:
    Przygotowanie danych. Wybór obiektów. Utworzenie numerycznego modelu terenu. Wyznaczenie nachyleń i wysokości terenu. Buforowanie. Nakładanie warstw tematycznych. Działania na danych tabelarycznych. Prezentacja wyników.

Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 138 h
Module ECTS credits 5 ECTS
Examination or Final test 2 h
Contact hours 1 h
Realization of independently performed tasks 45 h
Preparation for classes 15 h
Completion of a project 15 h
Participation in laboratory classes 30 h
Participation in lectures 30 h
Additional information
Method of calculating the final grade:

Ocena końcowa = średnia arytmetyczna ocen z laboratoriów i egzaminu

Prerequisites and additional requirements:

Podstawowa wiedza z zakresu geodezji i kartografii. Znajomość grafiki inżynierskiej i rysunku geodezyjnego.

Recommended literature and teaching resources:
  1. Bielecka E. Systemy informacji geograficznej. Teoria i zastosowania. Wydawnictwo PJWSTK, Warszawa 2006.
  2. Eckes K. Modele i analizy w systemach informacji przestrzennej. AGH Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne, Kraków 2006.
  3. Gotlib D., Iwaniak A., Olszewski R. GIS : obszary zastosowań. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2007.
  4. Longley P.A., Goodchild M.F., Maguire D.J., Rhin D.W. GIS. Teoria i praktyka. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2006.
  5. Medyńska-Gulij B. Kartografia i geowizualizacja, Wydawnictwa Naukowe PWN, Warszawa 2011.
  6. Ratajski L. Metodyka kartografii społeczno-gospodarczej. PPWK, Warszawa 1989.
Scientific publications of module course instructors related to the topic of the module:

Additional scientific publications not specified

Additional information:

Warunkiem zaliczenia ćwiczeń labororatoryjnych jest realizacja i zaliczenie wszystkich wydanych przez prowadzącego zadań.